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1、电子电路初级概念电子电路初级概念你现在浏览的是第一页，共59页第一章第一章 电路的基本概念电路的基本概念和基本定律和基本定律你现在浏览的是第二页，共59页主要内容：主要内容：电路和电路模型电路和电路模型电路的基本物理量及参考方向电路的基本物理量及参考方向常用的元件常用的元件电源及其特性电源及其特性基尔霍夫定律基尔霍夫定律你现在浏览的是第三页，共59页1.1电路与电路模型电路与电路模型1.1.1 电路用来实现电能的传输和转换用来实现信号的传递和处理实际电路实际电路是由电气设备和元器件按照一定的方式连接起来，为电流的流通提供路径的总体。电路根据其基本功能可以分为两大类:你现在浏览的是第四页，共59
2、页电路组成：电路组成：电源：电源：提供电能的设备和元器件负载：负载：消耗电能的设备和元器件中间环节：中间环节：连接电源和负载的电气部分1.1.2 电路模型电路模型实际电路可以由一个或若干个理想化的电路元件经导体连接起来进行模拟，便构成了电电路模型路模型。你现在浏览的是第五页，共59页图图1.1 1.1 手电筒电路及其电路模型手电筒电路及其电路模型 你现在浏览的是第六页，共59页你现在浏览的是第七页，共59页小测验题小测验题试计算以下电路中各电阻上的电流和电压试计算以下电路中各电阻上的电流和电压US10VR1336R2R3你现在浏览的是第八页，共59页在很多时候我们往往难以预先判断元件电流和电压
3、的方向在很多时候我们往往难以预先判断元件电流和电压的方向你现在浏览的是第九页，共59页1.2 电路的基本物理量电路的基本物理量1.2.1 电流及其参考方向电流及其参考方向电荷的定向运动形成电流。电流的大小是用单位时间内通过导体某一横截面的电量进行衡量的，称为电流强度电流强度，用符号i表示：单位：A(安)mA(毫安)A(微安)当电流i的大小和方向均不变时，称为直流电直流电流流，简称为直流（DC），常用大写的I表示。你现在浏览的是第十页，共59页习惯上规定正电荷运动的方向为电流的实际方电流的实际方向向。当电流的实际方向与其参考方向一致时，则电流为正值正值；当电流的实际方向与其参考方向相反时，则电流
4、为负值负值。电流的参考方向一般用箭头箭头表示，也可用双下双下标标表示。在分析与计算电路时，常可任意选定某一方向作为电流的参考方向电流的参考方向，或称为正方向。你现在浏览的是第十一页，共59页例例1：a)b)图图1.2 电流的参考方向与实际方向电流的参考方向与实际方向你现在浏览的是第十二页，共59页1.2.2 电压及其参考方向电压及其参考方向在电路中任选一点做参考点，其他各点到参考点的电压叫做该点的电位电位，用符号V表示，通常选接地点作参考点，且电位为0。设电路中a、b两点的电位分别为Va和Vb，则a、b两点间的电压与这两点的电位的关系为：Uab=Va-Vb电压电压定义为单位正电荷由a点移到b点
5、时电场力所做的功，用U(u)表示，单位为V(伏特)你现在浏览的是第十三页，共59页例:已知Uab=5V,求分别将a、b 两点 作为参考点时，a、b两点的电位Va、Vb你现在浏览的是第十四页，共59页电压与电位的区别：电路中任意两点间的电压，其数值是恒定不变的；而电路中某一点的电位是相对的，其值取决于参考点的选择。电压的方向：电压的实际方向电压的实际方向习惯上规定为电位降低（从高电位点到低电位点）的方向；在分析电路时，也需要对未知电压任意规定电压电压“参考方向参考方向”，通常用”+”、”-”、双下标或箭头来表示。你现在浏览的是第十五页，共59页若电压参考方向与实际方向一致，则电压为正值；若不一致
6、，则电压为负值。图图1-3 电压的参考方向与实际方向注：今后在求电压电流时，必须事先规定好参考方向，否则求出的值无意义。a)u0 b)u0时，则元件吸收（消耗）功率；l当计算结果为负值，即p0，说明电阻总是消耗，说明电阻总是消耗(吸收吸收)功率，功率，而与其上的电流、电压极性无关。而与其上的电流、电压极性无关。你现在浏览的是第二十五页，共59页含源支路欧姆定律I支路电压支路电压方程方程:U=Uac=Uab+Ubc=RI+Us支路电压支路电压方程方程:U=Uac=Uab+Ubc=RIUs你现在浏览的是第二十六页，共59页例4：根据图示电路中的电流、电压的参考方向，求支路电压U。a)b)解：a）U
7、=-IR+Us b）U=IR+Us你现在浏览的是第二十七页，共59页1.3.2 电容元件电容元件你现在浏览的是第二十八页，共59页1.3.2 电容元件电容元件电容器电容器是一种能够储存电场能量的元件，储存能量的多少通常用电容量C(简称电容)来表征。电容的单位为F(法拉)，此外还有 F(微法)、n F(纳法)和p F(皮法)，它们之间的关系是：电容具有充放电的特性，电容放电时，相当于一个电压源。你现在浏览的是第二十九页，共59页图图1-6 电容元件电容元件a)电路符号b)库-伏特性电容元件的图形符号如图1-6 a)所示，图中极板上储存的电荷量q与两极板间的电压u成线性关系，表达式为：此式对应的库
8、-伏特性如图1-6 b)所示。你现在浏览的是第三十页，共59页如图所示，当电压、电流选为关联方向时，其伏安关系为：上式说明电容电流与电压的变化率呈正比，电压变化越大，电流越大；如果电压不变化（即为直流电压），则i=0，电容相当于开路。你现在浏览的是第三十一页，共59页设t=0时，电容两端电压u=0，则：同时得电容储能公式为：由上式可以看出：任意时刻电容的储能总是大于或等于零，所以电容是一个储能元件，同时又是一个无源元件。你现在浏览的是第三十二页，共59页1.3.3 电感元件电感元件你现在浏览的是第三十三页，共59页1.3.3 电感元件电感元件电感同样具有储存和释放能量的特点，它反映了电场与磁场
9、之间能量的转换；图1-7 电感元件a)电路符号b)韦-安特性你现在浏览的是第三十四页，共59页1.3.3 电感元件电感元件a)电路符号b)韦-安特性电感储存能量的多少通常用电感系数(简称电感)L来表示，其单位为H(亨)，此外还有mH、H：图1-7 电感元件电感元件你现在浏览的是第三十五页，共59页1.3.3 电感元件电感元件a)电路符号b)韦-安特性图1-7 1-7 电感元件在图1-7a)所示的关联参考方向下，元件中电感的磁链与电流成线性关系，即：你现在浏览的是第三十六页，共59页1.3.3 电感元件电感元件a)电路符号b)韦-安特性图图1-7 1-7 电感元件电感元件根据电磁感应定律，有：所
10、以电感元件上的电压和电流关系为：你现在浏览的是第三十七页，共59页当i(0)=0时，上式可以写成：电感的储能公式：由上式可以看出：任意时刻电感的储能总是大于或等于零，所以电感也是一个无源元件。你现在浏览的是第三十八页，共59页1.3.4 电容、电容、电感的串并联电感的串并联图图1-8 电容的串联电容的串联图图1-9 电容的并联电容的并联电感串并联时等效电感的求解方法与电阻的一致，与电容的相反。你现在浏览的是第三十九页，共59页1.4 电源电源1.4.1 电压源电压源理想电压源端电压为恒定值Us或固定的时间函数us(t)通过电压源的电流i由外电路决定特性：特性：图图1-10 电压源的电路电压源的
11、电路符号符号你现在浏览的是第四十页，共59页实际电压源a)电路模型b)电压、电流关系图图1-11实际电压源实际电压源实际电压源的端电压为：输出电压随着外电路电流的变化而变化。你现在浏览的是第四十一页，共59页1.4.2 电流源电流源理想电流源图1-12 电流源电路符号特点：端电流（即输出电流）不变电流源两端的电压由外电路决定你现在浏览的是第四十二页，共59页实际电流源a)电路模型b)电压、电流关系图1-13 实际电流源实际电流源可以用一个理想电流源和内阻并联的模型来表示，它的输出电流I为：你现在浏览的是第四十三页，共59页1.4.3 受控源受控源独立电源独立电源指电源参数都由电源本身因素决定，
12、不因电路的其他因素而改变。受控源受控源指某条支路的电压或电流要受到本支路以外的其他因素（电压或电流）的控制；受控源描述电路中两条支路电压和电流间的一种约束关系，本质上相当于电阻。你现在浏览的是第四十四页，共59页1.5基尔霍夫定律基尔霍夫定律基尔霍夫定律反映电路连接特性的定律，包括：基尔霍夫电流定律：描述电路中各电流之间的约束关系基尔霍夫电压定律：描述电路中各电压之间的约束关系你现在浏览的是第四十五页，共59页几个基本概念：支支路路：同一电流流过的一个或几个二端元件互相连接起来组成的分支。节点：节点：电路中3条或3条以上支路的连接点称为节点。回路回路：电路中任一闭合路径。网孔网孔：内部不包含支
13、路的回路你现在浏览的是第四十六页，共59页1.5.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律（KCL）KCL内容内容：对电路中任一个节点，在任一时刻，流入该节点的所有支路电流的代数和恒等于零，即 i=0KCL是电荷守恒的必然放映。注：“代数和”是根据电流流入节点还是流出节点来判断的，在列写KCL方程时，可以规定流入节点的电流为正，则流出节点的自然为负（也可作相反的规定）。你现在浏览的是第四十七页，共59页例5：图1-14 KCL用图对节点a列写KCL方程：此式还可以写成:对于任一节点，在任一时刻，对于任一节点，在任一时刻，流入该节点的电流之和等于流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。流出该节
14、点的电流之和。你现在浏览的是第四十八页，共59页KCL的推广应用：对任意封闭面S，流入（或流出）封闭面的电流代数和等于零。图1-15 KCL的推广用图KCL方程为：你现在浏览的是第四十九页，共59页1.5.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL）KVL内容内容：对电路中任一闭合回路，在任一时刻，沿该回路各段电压的代数和恒等于零。其一般表达式为：u=0公式中各电压符号的指定：首先要选定回路上的绕行方向（顺时针或逆时针）,然后将回路上各段电压参考方向与回路绕行方向比较，若两个方向一致，则该电压前面取正号，否则取负号。你现在浏览的是第五十页，共59页例6：图1-16 KVL1-16 KVL用图
15、KVL方程为：你现在浏览的是第五十一页，共59页习惯上对于电阻只标注其电压或电流的参考方向习惯上对于电阻只标注其电压或电流的参考方向你现在浏览的是第五十二页，共59页KVL的推广应用：KVL不仅适用于电路中的任一闭合回路，还可推广应用于任一非闭合回路，但要注意将开口处的电压列入方程。KVL方程为：你现在浏览的是第五十三页，共59页例7：图1-17已知：I1=-3A，I2=5A，I4=2A，R1=R2=R3=1求：I6，Us1你现在浏览的是第五十四页，共59页注：在计算过程中，电流电压本身带有数值符号，该符号不能与基尔霍夫定律方程中的符号相混淆。你现在浏览的是第五十五页，共59页支路电流法支路电
16、流法uu支路电流法是以支路电流为未知数，根据KCL和KVL列方程的一种方法。uu可以证明，对于具有b条支路、n个节点的电路，应用KCL只能列(n-1)个独立节点方程，应用KVL只能列L=b-(n-1)个独立回路方程。你现在浏览的是第五十六页，共59页应用支路电流法的一般步骤：（1）数清电路的支路数，以确定有几个未知数。（2）在电路图上标出所求支路电流参考方向，再选定回路绕行方向；（3）列写独立的KCL和KVL方程组；（4）联立方程组，求解未知量。你现在浏览的是第五十七页，共59页例8：已知Us1=130V,Us2=117V,R1=1,R2=0.6,R3=24 求各支路电流、各元件的功率及结点间的电压。你现在浏览的是第五十八页，共59页例9：已知：R R1 1=3，R2 2=2，R3 3=6，Us1s1=15V，U Us2s2=3V，Us3s3=6V求：各支路电流你现在浏览的是第五十九页，共59页